很水的數(shù)學(xué)分析155:隱函數(shù)定理

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一、1+1型隱函數(shù)定理
1.條件:
①F偏導(dǎo)連續(xù)
②F(x?,y?)=0
③?F/?y(x?,y?)≠0
2.結(jié)論:
①隱函數(shù)局部存在(其中y?=f(x?))
②f'連續(xù)性
③f可微性(f微分用F偏導(dǎo)表示)
3.證明框架:
證明結(jié)論①。
不妨設(shè)F?(x?,y?)>0,由F偏導(dǎo)連續(xù)??I'×J,F(xiàn)?(x,y)>0(ⅰ),從而由F(x?,y?)=0??c,d使得F(x?,c)<0,F(xiàn)(x?,d)>0
再根據(jù)F本身連續(xù),?x?的某鄰域使得當(dāng)x'屬于此鄰域時,F(xiàn)(x',c)<0,x?的某鄰域使得當(dāng)x''屬于此鄰域時,F(xiàn)(x'',d)>0
進而可知?矩形鄰域I×J,F(xiàn)(x,y)值由負到正(ⅱ)
結(jié)合(ⅰ)(ⅱ)知在I×J上存在F(x,y)=0的曲線,且該曲線是y關(guān)于x的函數(shù)。
證明結(jié)論②。
易證f連續(xù),從而當(dāng)h→0時,k=f(x+h)–f(x)→0
根據(jù)F全微分的等價定義,以及F(x,y)=0 [F((x+h),f(x+h))=0],以及當(dāng)h→0時,k→0,α→0,β→0,求得f'(x)=limk/h用F的偏導(dǎo)表達式。
證明結(jié)論③。
由f'(x)表達式(f(x)=–F'?(x,y)/F'?(x,y))知f'連續(xù),因為F'?,F(xiàn)'?連續(xù)。
二、n+1型隱函數(shù)定理
由于f是多元函數(shù),因此鄰域中I從一維鄰域變成高維方體,結(jié)論中的f'變成?f/?xi=Fxi'/Fy'
三、實際應(yīng)用中,求f'可以用隱函數(shù)定理,也可以直接用全微分(別忘檢驗條件)